长水平段水平井钻井技术难点分析

王 进

中国油田服务股份有限公司 天津 300450

当前，在国内外业内专业人员的不断努力之下，长水平段水平井钻井技术已经取得了重大突破。但是由于该技术本身存在着局限性，所以需要选择合适的解决措施来确保其应用效率和质量[1]。

1 长水平段水平井的发展现状及技术优势

1.1 发展现状

从2014 年以来，页岩气的开采力度明显加大；而到了2018 年以后，水平井的水平段长度已取得了很大的突破。而在此过程中，国外的进步更加明显，特别是美国通过长水平段水平井钻井技术的应用和研发，开采量大大增加，挪威、英国等国家在长水平段水平井领域也研发了多项设备和技术。我国近年来也逐步加大了对该领域的研究，其中以胜利油田成果最为显著，其在高平1 井的水平段已达到了3000 多米[3-4]。但是与国外相比，我国在长水平段水平井领域上还存在一定差距。

1.2 技术优势

随着水平井钻井技术的应用范围不断拓宽，其技术优势也越发明显。具体来说，在应用该技术的过程中，该技术可以极大地提高油气田的产量；如果在近井区域，长水平段技术能够使高渗透气层拥有更好的产能效果；该技术还能将流体延伸到更深层次的油气藏中，以确保注水气井的实际效率。

与直井相比，水平井具有占据面积小，搬运方便等优势，可以很好地实现成本的有效控制。由于我国油田在开采的过程中普遍具有类型多，开采规模大的特点，因此水平井钻井技术在国内的应用前景更加广阔。

水平井钻井技术还有很强的适用性，即便油田的地理条件恶劣，性能不稳定，水平井钻井技术也能很好地发挥其的应用优势。

2 长水平段水平井钻井的技术难点

2.1 井眼轨迹不易控制

长水平段水平井长度较长，所以有较高扭矩的摩擦阻力，从而在一定程度上增加了传递钻压以及工具角摆正的难度，进而导致井眼轨迹不易被控制。

与其他的钻井技术相比，长水平段水平钻井技术最大的区别就在于，它需要穿越较多的靶点，因而导致其井眼轨迹不易控制。在实际的应用和设计的过程中，相关人员一定要对井眼的设计给予高度的关注和重视，从而在立足于实际情况的基础上，对相关环节进行有效的管理，这其中就包括水平井段、直井段等，进而通过了解对应井段之间的关系，来进行更深层次的分析。

2.2 摩阻扭矩偏大

在应用长水平段水平井钻井技术进行相应的作业时，会存在较大扭矩的摩擦阻力，这是因为下井壁与钻具之间有着较大的接触面积，再加上钻具的长度都比较大，从而导致轴向摩擦扭矩也得到了一定程度的增加。也就是说，如果面对的水平段较长，那么岩屑在返回的途中就很有可能出现磨碎现象，这样一来就不能全面的清除钻井液，进而影响了其的润滑效果。除此之外，有时在进行相关的钻井作业时还会出现偏心环控的情况，这是因为井眼底和钻井之间若存在较大的接触面积，就会进一步产生岩屑，从而形成岩屑床，而这无疑加大了施工的难度和风险。

2.3 下套管难度较大

对于长水平段的造斜井，其斜率较大，在进行下套管这一环节时，很会容易导致井壁侧的压力增级，进而使得摩擦阻力进一步加大，这无疑加大了套管的难度系数，与此同时还会很容易出现套管不精准的问题。而这一问题经常会出现在过短的长平井中。

水平段的上下环区域会因为受套管自重的影响，导致其出现非常明显的差异，进而引发层流替代的问题。而若此时虚泥饼、岩屑的占比比较高，那么还会进一步增加循环摩擦阻力，进而影响水泥浆的替代效果。

2.4 固井质量难以控制

在进行长水平段固井施工时，固井质量也是非常难以控制的，因此对水泥浆性能的要求会比较高。特别是像水平段的高边以及斜井段的高边，非常容易出现水袋，从而对水泥石产生不利影响，甚至严重时还会影响井壁胶结。而在凝结的过程中，如果水泥浆中混入油气，那么还会影响水泥石的组织结构。等到水泥凝固之后，受体积减小的影响，还会很容易出现裂缝问题，而这些都会影响固井的最终质量。

3 长水平段水平井钻井技术的相应解决策略

3.1 井眼轨迹的控制分析

要想合理控制井眼轨迹，确保在特殊岩性环境下还能很好地进行施工，就应着眼于井眼轨迹的设计工作，从而通过相应的优化处理，来实现合理控制。

首先，应优化造斜点，并在设计开始之前做好相应的勘察工作，而在此过程中还需做好造斜点的选择工作，通常情况下需要侧重考虑两方面，一个是岩层要相对稳定，另一个是岩性要比较好，因为只有这样才能更好地满足预期的效果要求。

其次，为了进一步降低摩擦阻力，最好选择圆弧形的造斜段，这样一来，还能尽量降低套管的磨损度。最后，应做好钻具的选择工作，进而通过对其的合理应用，来实现对井眼轨迹的有效控制。而在完成控制工作之后，还应坚持“多转、少定”的原则，这样不仅能够削弱摩擦阻力的影响，还能进一步提升井眼光滑等级。

3.2 降低摩阻扭矩

要想进一步确保钻井的效果，实现对摩擦扭矩的有效控制，那么在进行相应的施工作业之前，还应选择好专业软件作为辅助，进而通过对摩擦矩阵的科学预测，来确保相关环节的稳步推进，进而在水平井钻井技术有效发挥之下，来提高钻井的科学性和合理性。

在此之后，还应进一步简化钻具组合，从而在立足于施工环境的基础上，来合理选择钻杆。如果倾斜角度不大，可以选用一般的无磁钻杆。若倾斜角度比较大，则选用无磁承压钻杆。而通常情况下，18°斜坡钻杆是比较好的一种选择。而为了进一步降低井壁和工具之间的磨损，还需要以加重钻杆来替代钻铤，促使井壁和工具之间的接触面积进一步缩小，降低摩擦阻力的扭矩。

除了上述内容以外，还应积极调整钻井液的性能，并视情况来有效地增加石磨、白油等润滑剂，以确保实际的润滑效果。而针对岩屑床的问题，可以借助钻井液排量的适当增加来实现有效处理，进而通过对性能较好钻戒液的科学应用，来提高钻井液的携带岩屑能力。

不仅如此，相关人员还需要做好两方面的工作，一个是要科学应用分段循环法。另一个则是对下井、划眼等作业进行定期优化，以在此基础上提高其的安全等级，确保实际的钻井效率。

3.3 合理进行下套管处理

（1）有效推进和把控好井眼施工以及设计等环节，进而通过管理力度的加强，来提高经验的优质等级。

（2）在进行下套管这一环节之前，相关人员应对通井进行全面的检查。

（3）为了进一步降低套管自重的影响，还可以借用漂浮下套管技术，来使气体、轻质液体封闭于套管的上部区域中。

（4）当准备下套时，应合理应用专业的下管工具，以借此来削弱摩擦阻力的影响。

（5）为了避免出现套管问题，强化管柱能力，还可以在此过程中应用边下管边循环的处理技术，进而通过对循环钻井液的有效应用，来降低摩擦力的影响。

除此之外，为了提高管套下入程度，还需重视旋转管柱的应用。而随着我国进入信息化时代，各种现代化的技术设备不断涌现，所以在施工作业的过程中，还可以借助现代化的技术手段，来进行精准有效地计算和监测，进而通过合理的控制，来确保钻井的实际作用和效果。

3.4 提高井壁稳定性

（1）应在立足于地层压力实际情况的基础上来做好钻井液的选择工作，与此同时，还需要着重对钻井液的性能进行优化，以提高井壁的稳定性。

（2）在实际的施工作业中，为了避免出现井壁泥饼厚度不合理的问题，还需要对钻井液的失水量进行有效控制。而在下井施工的过程中，既要对抽吸压力进行有效处理，还需合理控制下钻速度，以进一步强化井壁的稳固性和效果。而为了确保顶替效率，还需要进行大排量的洗井处理，以及对岩屑进行及时清洗。除此之外，要想进一步提高梯顶效率，还应及时做好套管处理，并对顶替排量进行合理调整。

（3）在具体施工要求的基础上，对水泥浆进行合理配置，以此确保流变效果。

4 长水平段水平井钻井技术的实际应用要点

4.1 下套管施工

以石油开采来说，在进行下套管施工这一环节时，首先要面对的问题就是在套管进入井下时，会因为重力、摩擦力的影响而产生较大阻力，从而导致套管和相关机器设备出现损坏。而要想有效地解决上述问题，在应用水平井钻井技术时，既需要对重力作用所产生的磨损情况进行有效分析，又需要合理确定下管过程中摩擦力的大小，进而通过精准计算，来实现对影响因素的有效控制。

除此之外，相关人员还应对套管下井的状况及实施速度进行有效把控，这样不仅能够极大地减少摩擦阻力，还能最大程度地避免机械设备出现故障和损坏问题，以延长其使用寿命。

4.2 钻井空间范围控制

一般来说，在进行钻井施工之前，还需要将目光先放到井下空间结构的规划工作中，从而借助对水平井钻井技术合理应用，来实现对钻井空间范围的合理控制。具体来说，应根据实际的情况来制定施工方案，并在此基础上，借助水平井钻井技术的有效发挥，对钻井内部的空间结构以及井口直径实现有效确认。

在施工环节推进的过程中，不管是钻井的空间结构范围、还是规格，都应满足钻井设计方案的相关要求。最后，借助数据监测，来全面控制水平井的水平方向部分和造斜部分，进而在此基础上来提升钻井施工的安全性和有效性。

4.3 保持钻井施工范围的清洁度

如果钻井在施工的过程中遇到斜坡地段时，相关人员还需做好钻井施工的清理工作，进而通过保持钻井施工范围的清洁度，来有效避免在开采中的过程中混入相关杂质，以影响资源质量。

5 结语

综上所述，当前长水平段水平井钻井技术已得到了全球范围内的普遍认可，特别是在油气资源的开发过程中，该技术的应用优势非常明显。所以对于我国来说，应通过对其的有效应用和研究，来缩短与国外之间的差距，以在此基础上进一步保证国家的能源安全。而从长水平段水平井钻井技术本身来说，其涉及的学科内容是非常多的，再加上该技术在应用的过程中需要多个部门的共同配合，所以只有做好协调以及相关的完善工作，才能更好地实现其的一体化应用[4]。